PL172558B1

PL172558B1 - Urzadzenie przedzace do obróbki materialów plynnych termicznie PL PL

Info

Publication number: PL172558B1
Application number: PL93300486A
Authority: PL
Inventors: Richard C Fuisz; B Arlie Bogue; Kerry Nansel
Original assignee: Fuisz Technologies Ltd
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1993-09-24
Publication date: 1997-10-31
Also published as: EP0591095A3; EP0591095A2; MX9306116A; CA2106606A1; DK0591095T3; US5427811A; AU4745393A; DE69318792T2; KR940006478A; KR100279105B1; DE69318792D1; AU663001B2; PL300486A1; EP0591095B1; JPH06189730A

Abstract

1. Urzadzenie przedzace do obróbki materialów plynnych termicznie, zawierajace glowice przedzaca z komora i elementem grzejnym utworzonym ze spiral- nego przewodu o wielu zwojach przebiegajacych wokól osi symetrii i wyznaczajacym scianki tej komo- ry oraz srodki do obracania tej glowicy przedzacej wokól osi, znamienne tym, ze element grzejny ma wiele czlonów nieciaglego rozdzielania (48, 112, 118, 226) utrzymujacych zwoje w zasadniczo jednolitym polozeniu przestrzennym, przy czym przewód i czlony nieciaglego rozdzielania, razem tworza wiele zasadniczo pustych, umozliwiajacych swobodny przeplyw, podluznych otworów w przestrzeni miedzy wymienionymi zwojami przewodu, a ponadto te podluzne otwory przebiegaja przynajmniej czesciowo wokól wymienionej osi i tworza zasadniczo niekreta droge, na której poddawany obróbce material jest ogrzewany i przez która jest wyrzucany z komory, gdy glowica przedzaca jest obracana, przy czym scianki tej komory sa tak ustawione, ze podluzne otwory sa po- zbawione zasadniczo strukturalnych przeszkód wewnatrz i na zewnatrz komory. FIG. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie przędzące do obróbki materiałów płynących termicznie.

Znanych jest wiele urządzeń do przędzenia roztopionych materiałów, zwłaszcza cukru. Materiały te są zazwyczaj wprowadzane w zespół przędzący w postaci roztopionej lub alternatywnie mogą być wprowadzane w postaci stałej i roztapiane lub poddawane płynięciu rzutowemu tuż przed wyrzuceniem z zespołu przędzącego.

Opis patentowy USA nr 4 872 821 ujawnia urządzenie przędzące, które jest skonstruowane specjalnie do przędzenia waty cukrowej. Urządzenie to zawiera głowicę przędzącą, która ma rn 558 szczelinowe, cylindryczne ścianki i element grzejny przy każdej ściance. Cukier w postaci stałej wprowadza się w głowicę przędzącą i jest on rzucany na elementy grzejne, gdzie jest roztapiany, rln ctomi rTiiłAwarm i iact rrtvmnr7nrł-iT rł^rrołńn-in a*v uwaaaaa |^a j my V1U 1 Z.UUV »ł A J VO l UlOZjtAll y W p±Z,VJOVia |J1Z,VZL in τΊη/^lnrro

W p/VVłlV^V* £/l£jVJUVłU krętą drogę. Roztopiony cukierjest wyrzucany przez szczeliny, po czym krzepnie w puszysty materiał znany jako wata cukrowa.

Z opisu patentowego USA nr 3 930 043 jest znana maszyna do wytwarzania waty cukrowej zawierająca śrubowy, rezystancyjny element grzejny umieszczony w powłoce z drobnymi otworami. Ten element grzejny jest wsparty na wewnętrznej ściance powłoki przez elementy dystansowe. Gdy powłoka wiruje, roztopiony cukier jest wytłaczany przez perforacje. Podobne maszyny są znane z innych opisów patentowych USA nr nr 3 073 262 i 3 070 045.

Opis patentowy USA nr 3 856 443 ujawniajeszcze inny typ maszyny przędzącej, gdzie perforowana powłoka, przez którą wytłaczany jest cukier, działa jako element rezystancyjny zespołu grzejnego.

Z kolei opis patentowy USA 1 541 378 dotyczy maszyny przędzącej, która zawiera wstęgę grzejną usytuowaną wewnątrz śrubowo zwiniętego drutu. Ta wstęga grzejna roztapia cukier, który następnie przechodzi przezjej szczeliny i potem pomiędzy zwojami śrubowo nawiniętego drutu.

Z niemieckiego opisu patentowego nr 2 413 396 jest znana maszyna do wytwarzania waty cukrowej, zawierająca przewód grzejny uformowany wzdłuż linii śrubowej, wyznaczającej cylindrycznąkomorę wprawianąw ruch obrotowy, przy czym w szczelinach pomiędzy poszczególnymi zwojami jest usytuowana taśma metalowa lub z tworzywa sztucznego, uformowana faliście, powodująca że szczeliny między zwojami mają zdecydowanie nieregularny prześwit.

Wreszcie opis patentowy USA nr 816 055 ujawnia maszynę przędzącą, która zawiera dwa elementy grzejne usytuowane po przeciwległych stronach perforowanej powłoki. Element zewnętrzny utrzymywany jest w nastawieniu na słabe grzanie.

Wyżej przytoczone publikacje dotyczą wyłącznie maszyn przędzących do wytwarzania waty cukrowej. Ogólnie rzecz biorąc cukier wprowadza się do głowicy przędzącej i zmusza się go do przechodzenia przez raczej krętą drogę, gdzie jest on przetwarzany do stanu roztopionego. Roztopiony materiał jest wyrzucany z głowicy i krzepnie w postaci puszystego materiału. Materiał ten jest następne zbierany w misce lub koszu otaczającym głowicę przędzącą.

Należy przyjąć, że tego rodzaju rządzenia dają zadowalające rezultaty przy przetwarzaniu cukru w kryształkach w materiał puszysty, natomiast stwierdzono, iż nie są one przydatne do realizacji procesów przędzenia innych materiałów, w tym niesacharydów, które mogą mieć właściwości całkiem odmienne niż cukier lub które mogą podlegać bardziej szkodliwemu działaniu ze strony ciepła niż cukier.

W związku z opracowaniami dotyczącymi sposobów wytwarzania substancji posiadających właściwości farmakologiczne, jak to przykładowo ujawniono w opisie patentowym USA nr 4 855 326, stosowane jest łączenie cukru z lekiem i przędzenie z tego połączenia łatwo rozpuszczalnego w wodzie włókna lub puchu. Ponadto, w opisie patentowym USA nr 5 011 532, który dotyczy substancji oleistych, takich jak olej roślinny, oliwka dla niemowląt, margaryna, lanolina, masło kakaowe itp. opisano w jaki sposób ich brak powinowactwa wobec wody zmienia się przez mieszanie substancji oleistej z cukrem i przędzenie roztopionej mieszaniny w maszynach do przędzenia waty cukrowej lub w równoważnych urządzeniach. Po takiej modyfikacji produkty te dyspergują w wodzie tworząc zawiesinę koloidalną lub pseudokoloidalną.

Inne przykłady dotyczące przędzenia substancji z jednym lub z kilkoma cukrami można znaleźć w opisach patentowych USA nr nr 4 873 085,5 034 421,5 028 632,4 997 856. Wszystkie produkty opisywane w wymienionych wyżej opisach są wytwarzane przez przetwarzanie w urządzeniu do produkcji waty cukrowej. Przykładem maszyny do produkcji waty cukrowej jest urządzenie Econo Floss Model 3017 wytwarzane przez firmę Gold Medal Products Co. z Cincinnati, Ohio. Proces opisany w wymienionych wyżej opisach patentowych obejmuje użycie cukrów jako surowca, który jest przędzony w celu wytworzenia materiału takiego jak puch, włókna itd.

W związku z nowymi zastosowaniami niesacharydowych polimerów, jako podlegających degradacji biologicznej nośników dla różnych czynników aktywnych, podjęte zostały próby

172 558 przędzenia tych nośników wraz z czynnikami aktywnymi, aby wytworzyć materiał w postaci stałej zdolny do uwalniania czynnika aktywnego przez pewien czas w organizmie pacjenta. Stwierdzono jednakże, iż konwencjonalne urządzenia mogą być nie do przyjęcia dla przędzenia niektórych materiałów z wielu powodów innych niż ewentualne szkodliwe działanie ciepła. Jeżeli materiały przewodzące wprowadzi się w urządzenie przędzące, może nastąpić zwarcie elektryczne pomiędzy elementami grzejnymi lub pomiędzy elementem grzejnym a innymi częściami metalowymi urządzenia, takimi jak opaska metalowa, która otacza wiele typowych elementów grzejnych. Inna ewentualna wada konwencjonalnego urządzenia przędzącego polega na tym, że morfologia wynikowego produktu może nie być najbardziej pożądana dla jego przeznaczenia. Konwencjonalne urządzenia mogą również nie dawać użytkownikowi możliwości wyboru wielkości otworów, przez które roztopione materiały musząprzechodzić przed wyrzuceniem z głowicy przędzącej.

Wyraźnie zatem istnieje zapotrzebowanie na urządzenie przędzące, które umożliwi użytkownikowi roztapianie i przędzenie wielu różnych rodzajów materiałów, poza cukrem, bez szkodliwego wpływu na ich właściwości zapewniając uzyskanie materiałów przetworzonych o pożądanej morfologii.

Urządzenie przędzące do obróbki materiałów płynnych termicznie, zawierające głowicę przędzącąz komorni elementem grzejnym utworzonym ze spiralnego przewodu o wielu zwojach przebiegających wokół osi symetrii i wyznaczającym ścianki tej komory oraz środki do obracania tej głowicy przędzącej wokół osi, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, ze element grzejny ma wiele członów nieciągłego rozdzielania utrzymujących zwoje w zasadniczo jednolitym położeniu przestrzennym, przy czym przewód i człony nieciągłego rozdzielania, razem tworząwiele zasadniczo pustych, umożliwiających swobodny przepływ, podłużnych otworów w przestrzeni między wymienionymi zwojami przewodu, a ponadto te podłużne otwory przebiegają przynajmniej częściowo wokół wymienionej osi i tworzą zasadniczo niekrętą drogę, na której poddawany obróbce materiał jest ogrzewany i przez którą jest wyrzucany z komory, gdy głowica przędząca jest obracana, przy czym ścianki tej komory są tak ustawione, że podłużne otwory są pozbawione zasadniczo strukturalnych przeszkód wewnątrz i na zewnątrz komory.

Korzystnie, otwory mają zasadniczo równomierną wysokość.

Człony nieciągłego rozdzielania stanowią parę przeciwległych grzebieniowych elementów, z których każdy ma wiele wycięć wspierających fragmenty przewodu, przy czym jeden z tych grzebieniowych elementów jest usytuowany w elemencie grzejnym, a drugi z nich jest usytuowany na zewnątrz elementu grzejnego. Głowica przędząca zawiera podstawę i pokrywę, między którymi jest usytuowany element grzejny, a ponadto ma górną ściankę przebiegającą pomiędzy pokrywą a elementem grzejnym, oraz dolną ściankę przebiegającą pomiędzy podstawą a elementem grzejnym, przy czym grzebieniowe elementy są przymocowane do ścianek górnej i dolnej.

Urządzenie według wynalazku ma środki do regulacji wysokości otworów, które korzystnie zawierajązespoły dystansowe usytuowane pomiędzy członem podstawy a członem pokrywy, oraz wiele elementów dystansowych zamontowanych na wymienionych zespołach dystansowych i przebiegających pomiędzy zwoj ami kabla. Głowica przędzącajest usytuowana w misce, a element grzejny jest usytuowany tak, że na skutek obracania głowicy przędzącej materiał poddawany obróbce w komorze jest rzucany bezpośrednio w kierunku na element grzejny.

Urządzenie według wynalazku umożliwia poddawanie materiału płynącego termicznie, w szczególności niesacharydów, procesowi płynięcia rzutowego z powodowaniem wtórnego krzepnięcia materiału bez szkodliwego wpływu na właściwości tego materiału po jego przetworzeniu, zapewniając ponadto uzyskanie jego struktury innej niż włóknistej. W urządzeniu · według jest zapewnione proste regulowanie wymiarów otworów, przez które materiały obrabiane są wyrzucane z głowicy przędzącej, dzięki czemu jest możliwe prowadzenie w nim obróbki materiałów wyjściowych o różnorodnych postaciach i właściwościach.

W urządzeniu według wynalazku można poddawać obróbce wiele różnych materiałów niesacharydowych, łącznie z materiałami przewodzącymi i nieprzewodzącymi, ponieważ podłużne

172 558 otwory są pozbawione zasadniczo strukturalnych przeszkód wewnątrz i na zewnątrz komory, w związku z czym skraca się do minimum czas, w którym materiał znajduje się w pobliżu elementu rrr-zoirrorrn rrmunow ηΐ7ΩΠ7ορρι Tomm 7nctor\ip ururTiinnm/ ^iv »r lv j j łjuuicii zjVUUaiiav rijiijuwicj.

Ł VIIIV* w VI tego typu urządzeń, dających produkt w postaci puchu lub włókien, przetworzony w urządzeniu według wynalazku materiał ma postać zbliżoną raczej do płatków, co w niektórych zastosowaniach jest wręcz warunkiem koniecznym.

Przedmiot wynalazku jest dokładniej opisany na przykładach wykonania uwidocznionych na załączonych rysunkach, na którym fig. 1 przedstawia kompletne urządzenie do dostarczania, przędzenia i gromadzenia materiałów, takichjak materiały płynące termicznie, w widoku perspektywicznym, fig. 2 - głowicę przędzącą w pierwszym wykonaniu, w widoku perspektywicznym z góry, fig. 3 - głowicę przędzącą w przekroju osiowym wzdłuż linii 3-3 zaznaczonej na fig. 2, fig. 4 - głowicę przędzącą w drugim wykonaniu we fragmentarycznym i powiększonym przekroju osiowym, fig. 5 - głowicę przędzącą w trzecim wykonaniu, w widoku perspektywicznym z góry, fig. 6 - głowicę z fig. 5 w widoku z góry, fig. 7 - głowicę z fig. 5 w przekroju wzdłuż linii 7-7 zaznaczonej na fig. 5, fig. 8 - głowicę przędzącą w czwartym wykonaniu, w przekroju osiowym, zaś fig. 9 przedstawia głowicę przędzącą z fig. 8 w widoku perspektywicznym z góry.

Opisano poniżej urządzenie do poddawania materiałów procesowi rzutowego płynięcia oraz do poddawania ich działaniu sił odśrodkowych w głowicy przędzącej.

Określenie “rzutowe płynięcie” oznacza zjawisko, które występuje, kiedy materiał nośny w postaci stałej (np. materiał termoplastyczny) poddany jest warunkom temperatury i ścinania wystarczającym dla zapewnienia wewnętrznego płynięcia n poziomie podcząstkowym. Warunki te powodują transformację struktury fizycznej i/lub chemicznej bez szkody dla materiału. Wewnętrzne płynięcie występuje wtedy, gdy infrastruktura materiału załamuje się w stopniu wystarczającym, by umożliwić ruch materiału na poziomie podcząstkowym i prawdopodobnie na poziomie molekularnym. Na poziomie molekularnym płynięcie wewnętrzne oznacza ruch cząsteczek względem siebie.

Określenie “płynięcie termiczne” stosowane tu odnosi się do materiałów w postaci stałej, które płyną po ogrzaniu, to znaczy podlegają płynięciu śródcząstkowemu po ogrzaniu, ulegając uprzednio znacznej degradacji lub znacznemu rozkładowi. Płynięcie termiczne w tym zastosowaniu obejmuje polimery termoplastyczne, jak również materiały takie jak cukry, sacharydy, polisacharydy itd., które wykazują płynięcie śródcząstkowe po ogrzaniu. Przykładami takich materiałów są cukry, polidekstrozy, maltodekstryny, łącznie ze składnikami stałymi syropu skrobiowego, polimery termoplastyczne, oraz podlegające degradacji biologicznej polimery.

W urządzeniu według niniejszego wynalazku materiał płynący termicznie poddawany jest płynięciu rzutowemu wystarczająco, by uległ deformacji i przeszedł przez otwór pod działaniem minimalnej siły. Siła ta jest siłą odśrodkową wytwarzaną przez głowicę przędzącą, z której odkształcony materiał płynący jest wyrzucany z dużą prędkością. Po wyrzuceniu z głowicy przędzącej na płynący materiał nie jest wywierana żadna siła zewnętrzna oprócz oporu powietrza otoczenia. Materiał płynący termicznie natychmiast przyjmuje postać stałą ze zmienioną strukturą fizyczną i/lub chemiczną. Ta zmieniona struktura spowodowana jest przez siły działające na ten materiał, gdy wychodzi on z głowicy i jest rzucany na zewnątrz w krótkim czasie, kiedy podlega płynięciu rzutowemu.

Zjawisko płynięcia rzutowego zachodzi w czasie nie dłuższym niż 1 sekunda, korzystnie w czasie rzędu dziesiętnych sekundy, np. w czasie nie dłuższym niż około 0,4 s, a najkorzystniej w czasie rzędu milisekund, najlepiej w czasie nie dłuższym niż 0,1 s. To unikalne zjawisko może być powodowane przez stosunkowo szybki rozdział płynącego termicznie materiału względem środowiska o podwyższonej temperaturze pod działaniem stałej siły, takiej jak siła odśrodkowa, na skutek szybkiego obrotu głowicy przędzącej. Głowice przędzące według wynalazku są zbudowane tak, aby zmniejszyć do minimum czas przebywania materiału, w którym podlega on przejściu do płynięcia rzutowego. Ważny aspekt polega na tym, ze zjawisko płynięcia rzutowego powodowane jest w surowcu będącym w stanie stałym w celu szybkiego przejścia do materiału w

172 558 stanie stałym mającego zmienioną strukturę w stosunku do surowca, ale bez powodowania degradacji materiału.

Na fig. 1 pokazano zespół 10 doprowadzający materiały wyjściowe do głowicy przędzącej, gdzie mogą być one poddawane procesowi płynięcia rzutowego i zbierane w misce lub koszu, jako produkt wyjściowy. Zespół ten zawiera lej zasypowy 12, podajnik 22, przykładowo podajnik ślimakowy, i koryto 14 usytuowane nad lejem zasilającym 18 głowicy przędzącej. Głowica przędząca jest usytuowana wewnątrz miski 16 spoczywającej na korpusie obudowy 20. Korpus obudowy 20 osłania silnik (nie pokazano) służący do napędzania ze zmienną, nastawianą prędkością głowicy przędzącej.

Przedstawiona na fig. 2 i 3 głowica przędząca 24 zawiera podstawę 26, dolny pierścień izolujący 28, górny pierścień izolujący 30, aluminiowąpokrywę 32 i element grzejny 34. Podstawa i pokrywa są w tym przypadku wykonane ze stali nierdzewnej lub z innego odpowiedniego materiału, natomiast pierścienie izolujące są wykonane z materiału ceramicznego lub z polimeru odpornego na wysokie temperatury. Pokrywa ma otwór ustawiony zgodnie z lejem zasilającym 18. Podstawa ma trzon 36 z plerśc.ienij.mi ślizgowymi 38,40, z którymi stykają się szczotki silnika (nie pokazano), oraz pionowy wał 42, napędzany przez silnik usytuowany w korpusie obudowy 20 (fig. 1). Do podstawy 26 przymocowanyjest zespół 44 sprzężenia elektronicznego, któiy zasila element grzejny 34.

Element grzejny 34 złożony jest z przewodu 46, któryjest nawinięty śrubowo wokół osi obrotu głowicy przędzącej. Chociaż na rysunku pokazano, że przewód ten tworzy pojedynczą linię śrubową, może on alternatywnie być nawinięty podwójną linią śrubową. Grzejniki przewodowe są dobrze znanym rozwiązaniem i używane są w wielu zastosowaniach, łącznie z omówionymi powyżej maszynami do produkcji waty cukrowej. Odpowiedni przewód zawiera drut ze stopu niklu z chromem osłonięty z zewnątrz stopem odpornym na korozję, takim jak stop niklu z chromem sprzedawany pod nazwą handlową Inconel, oraz izolatorem z tlenku magnezu. Chociaż głowice przędzące według stanu techniki zawierały grzejniki przewodowe do ogrzewania perforowanych ścianek itp., nie były one wykorzystywane do tworzenia otworów, przez które materiał jest wyrzucany po przejściu przez przemianę płynięcia rzutowego. Grzejnik przewodowy jest zbudowany tak, aby nic tylko ogrzewać materiał w głowicy przędzącej, ale również by miał udział w końcowej morfologii lub kształcie materiału wyrzucanego przez głowicę przędzącą do miski. Wraz z częścią dolną głowicy przędzącej tworzy on zasadniczo cylindryczną komorę odbierającą materiał z podajnika 22.

Przewód 46 jest nawinięty tak, że odległość pomiędzy · zwojami elementu grzejnego jest dostatecznie mała, by zarówno grzać jak i kształtować· materiał rzucany na ten -element, gdy głowica przędząca wiruje, korzystna odległość pomiędzy-zwojami wynosi dla większości operacji przędzenia 0,13 mm do 1,3 mm. W przypadku sacharozy odległość pomiędzy zwojami powinna wynosić 0,13 do 0,25 mm. Ważne jest, aby odległość pomiędzy zwojami była nie tylko mała, ale również równomierna dla większości operacji przędzenia. Równomierna odległość potrzebna jest dla wytwarzania produktu o jednolitych właściwościach fizycznych. Osiągane jest to w pierwszym przykładzie realizacji wynalazku przez zastosowanie grzebieniowych elementów dystansowych 48, każdy z których zawiera wiele łukowych nacięć. Średnica tych nacięć jest w przybliżeniu taka sama j ak średnica przodu 46. N acięcia te są oddalone od siebie o wybrany, jednakowy wymiar, korzystnie 0,13 do 1,3 mm. Elementy dystansowe 48 są wykonane z blachy ze stali nierdzewnej lub z innego odpowiedniego materiału. Mogą być one zgrzewane punktowo z cylindrami 50, 52 górnym i dolnym, które stanowią części powierzchni zewnętrznej głowicy przędzącej. Przewód jest lutowany do elementów dystansowych. Przewód tworzy zasadniczo doskonałą linię śrubową, wyznaczającą cylindryczną ściankę zamykającą komorę głowicy przędzącej. Tarcza sprzęgająca 54 tworzy dolną ściankę komory, natomiast pokrywa tworzy jej górną ściankę. Przewód i elementy dystansowe wyznaczają wiele wąskich, podłużnych otworów. Otwory te tworzą razem zasadniczo ciągły, wąski, spiralny otwór, który przebiega wokół osi obrotu głowicy przędzącej. Elementy dystansowe 48 nie mają szkodliwego wpływu na proces płynięcia rzutowego ani nie przeszkadzają w wyrzucaniu produktu z komory. Pomiędzy górnym

172 558 cylindrem 50 a pokrywą32 umieszczony jest pierścień izolujący 30. Pierścień ten może być wykonany z materiału zapewniającego izolację cieplną i elektryczną. Pomiędzy pokryw'ą 32 a górmrm 'τλιζγχιατπ n1prrł<=»r»fni γγττζαιπ^γγγ\

IŁl AJ ” VJVill W A W £ AA XJ AA VU gA£jVJLŁVgV 'łA- ricirbii

LAlJ^ VIA’ nurnno i oct morrriiTro orsnlzm r/4 πιττη Γλ»«ιι/τη owana jest warstwa epoksydowa 50. Draga warstwa epoksydowa oo uszczelnia otwór pomiędzy dolnym zwojem elementu grzejnego a tarczą sprzęgającą 54. Uszczelnienia epoksydowe zapewniają, że jedynym otworem, przez który materiał może wychodzić z głowicy przędzącej, jest spiralny otwór pomiędzy zwojami elementu grzejnego. Chociaż do wykonania uszczelnień zastosowano epoksyd, mogą być również używane inne materiały, takie jak materiały lutownicze. Ponieważ szczelina pomiędzy zwojami jest równomierna, otrzymuje się jednolity produkt. W przewodzie może być umieszczona termopara lub inny podobny czujnik temperatury (nie pokazano), tak że temperatura może być kontrolowana. Cztery regulowane zespoły dystansowe 62, każdy zawierający tuleję ceramiczną 64, utrzymują razem części tworzące głowicę przędzącą. Zespoły te zawierają nakrętkę 63 u góry pokrywy 50 i współpracującą gwintowaną część w podstawie 26 dla zamocowania gwintowanego trzpienia 61. Nie przeszkadzają one w rzucaniu produktu w kierunku na element grzejny 34.

W trakcie działania materiał płynący termicznie lub kombinację materiałów wprowadza się w lej zasypowy 12. Podajnik 22 doprowadza te materiały do głowicy przędzącej 24. Głowica przędzącajest wprawiana w ruch obrotowy z wybranąprędkością wokół osi wału 42, co powoduje rzucanie materiałów bezpośrednio w kierunku do zasadniczo cylindrycznej ścianki utworzonej przez element grzejny. Materiały poddawane są wystarczającemu działaniu ciepła, by możliwe było wystąpienie w nich zjawiska płynięcia rzutowego, gdy przechodzą one przez wąski, podłużny, zasadniczo ciągły otwór. Poniważ droga przepływu pomiędzy zwojami elementu grzejnego jest zarówno krótka jak i prosta, czas pozostawania tych materiałów w kontakcie z przewodem jest minimalny. Zmniejsza to ryzyko spowodowania degradacji materiałów przechodzących przez element grzejny. Materiały są wyrzucane z otworu bezpośrednio do miski 16 na skutek znacznej siły odśrodkowej wytwarzanej przez obrót głowicy przędzącej i zasadniczego braku przeszkód po obu stronach elementu grzejnego 34. Morfologia gotowego produktu, który przyjmuje stan stały po wyjściu z głowicy przędzącej, zależy od prędkości obrotu głowicy przędzącej, temperatury utrzymywanej przez element grzejny, odległości pomiędzy zwojami przewodu i od materiałów wprowadzonych w głowicę przędzącą. Przykładowo, przędzenie materiałów w postaci stałej z syropu skrobiowego powoduje wytworzenie płatków. Wyższe temperatury powodują wytwarzanie mniejszych płatków niż niższe temperatury. Większe prędkości obrotowe głowicy przędzącej powodują również wytwarzanie mniejszych płatków'. Kiedy w urządzeniu takim przetwarzana jest sacharoza, powstają pęczki pasm lub włókien. W odróżnieniu od systemów, gdzie grzejnik zwojowy jest używany do ogrzewania perforowanej ścianki itp., zasadniczo cały materiał przetwarzany podlega płynięciu rzutowemu, gdy przechodzi przez wąski, podłużny szereg otworów utworzonych przez śrubowy przewód. Inaczej niż w przypadku urządzeń mających wstęgowe elementy grzejne droga przebywana przez materiały płynące termicznie jest zasadniczo niekręta. Morfologia wynikowego produktu jest zasadniczo odmienna przy stosowaniu głowicy według wynalazku niż przy stosowaniu któregokolwiek ze znanych systemów omówionych powyżej.

Urządzenie przędzące posiadające głowicę przędzącą pokazaną na fig. 2 i 3 o średnicy 178 mm i o odległości pomiędzy zwojami elementu grzejnego 0,5 mm zastosowano do przetwarzania różnych materiałów jak następuje:

Materiał	Temperatura elementu grzejnego	Prędkość głowicy przędzącej	Typ produktu
1	2	3	4
1. Maltodekstryna (DE 36) 75% Olej Canola 25%	150°C	3600 obr/min	Płatki
2 Maltodekstryna (DE 20-23)	190°C	3600 obr/mm	Wafle

172 558

1	2	3	4
3 Maltodekstryna (DE 10)	200-	3600 obr/min	Wafle
oraz	230°C		Igiełki ^_e>----
4 Polidekstroza	126°C	3600 obr/min	Płatki
5. Polidekstroza 90%	118-125°C	3600 obr/min	Płatki

Alternatywny, mniej korzystny przykład realizacji wynalazku pokazano na fig. 4. Zwoje przewodu 46 sązlutowane ze sobąw wybranych miejscach w celu utrzymywania elementu grzejnego na miejscu, gdy stosowane jest lutowanie. W ten sposób powstaje szereg lutowanych konstrukcji grzebieniowych. Elementy dystansowe zostają usunięte po zakończeniu operacji lutowania.

Figury 5-7 przedstawiają głowicę przędzącą 100 zawierającąpokrywę 102, podstawę 104 i przewodowy element grzejny 106 umieszczony pomiędzy pokrywąa podstawą. Mogąbyć zastosowane wkładki izolujące (nie pokazano) do oddzielania elementu grzejnego 106 od pokrywy i podstawy. Od podstawy skierowanyjest trzon 108, do którego przymocowane sądwa pierścienie ślizgowe 110. Głowica przędząca 100 jest napędzana w taki sam sposób jak głowica przędząca24 opisana powyżej, tak że gotowy produkt gromadzony jest w misce 16. Element grzejny 106 jest również zasadniczo taki sam jak opisany powyżej. Zespoły dystansowe zawierające cylindryczne tuleje 112 wykonane w ceramicznych materiałów rozciągają się pomiędzy pokrywą 102 a podstawą 104 głowicy przędzącej. Tuleje te sąusytuowane w połączeniu z elementem grzejnym 106. Przez każdą z tulei 112 i otwory w pierścieniowych częściach kołnierzowych pokrywy 102 przechodzi gwintowany trzpień 114, który wchodzi w gwintowaną podstawę 104. Powyżej i poniżej tych pierścieniowych części kołnierzowych do trzpieni 114 przymocowane są nakrętki 116.

Szczelina pomiędzy każdym zwojem elementu grzejnego jest regulowana przez elementy dystansowe w kształcie równoległych zestawów podkładek 118, które przebiegają pomiędzy zwoj ami. Każda podkładka 118 jest wsparta przez j edną z tulei 112. Pomiędzy każdym zwoj em elementu grzejnego może przebiegać więcej niż jedna podkładka, jeżeli potrzebna jest większa szczelina. Zwoje elementu grzejnego 106 zachowują swój układ śrubowy okazany na fig. 7. Podobnie jak w przypadku przykładów realizacji wynalazku opisanych powyżej element grzejny tworzy jeden zasadniczo ciągły, śrubowy otwór o jednorodnej wysokości. Jedyne przerwy ciągłości powodowane sąprzez elementy dystansowe i podkładki. Szczelina pomiędzy zwojami elementu grzejnego jest wystarczająco mała, aby płynący termicznie materiał w postaci stałej wprowadzony w komorę głowicy przędzącej nie mógł być wyrzucony bezpośrednio do miski bez uprzedniego poddania go płynięciu rzutowemu, gdy przechodzi on poprzez element grzejny.

Przykład realizacji wynalazku pokazany na fig. 5-7 umożliwia łatwą regulację szczeliny utworzonej pomiędzy zwojami elementu grzejnego. Aby zwiększyć szczelinę o wymiar odpowiadający grubości jednej dodatkowej podkładki, zdejmuje się pokrywę 102 i tuleje 112. Pomiędzy każdym zwojem elementu grzejnego umieszcza się dodatkową podkładkę. Następnie tuleje zakłada się z powrotem przez kołnierz podstawy i podkładki dystansowe. Zakłada się z powrotem pokrywę i dokręca się nakrętki 116, aby zakończyć tę operację. Ten przykład realizacji wynalazku jest korzystny tam, gdzie ważna jest uniwersalność głowicy przędzącej.

Figura 8 przedstawia głowicę przędzącą200 zawierąjącąpokrywę 202 ze tali nierdzewnej z otworem 203, podstawę 204 ze stali nierdzewnej i przewodowy element grzejny 206 usytuowany pomiędzy pokrywą a podstawą. Od podstawy jest skierowany trzon 208, do którego przymocowane są dwa pierścienie ślizgowe 210, jak pokazano schematycznie na rysunku. Głowica przędzącą 200jest napędzana w taki sam sposób jak głowica przędzącą 24 opisana powyżej. Cylindryczne elementy dystansowe w postaci tulei 212 wykonanych z materiałów ceramicznych przebiegają pomiędzy pokrywą202 a podstawą 204. Poprzez każdąz tulei i otworów w pierścieniowych częściach kołnierzowych pokrywy przechodzi gwintowany trzpień 214, który wchodzi również w gwintowaną podstawę. Na trzpienie 214 nad pierścieniowymi częściami kołnierzowymi nakręcone są nakrętki 216.

172 558

Górny pierścień izolujący 218 wykonany z materiału ceramicznego lub innego odpowiedniego izolatora jest usytuowany pomiędzy pokrywą 202 a elementem grzejnym 206. Dolny pier17r\1moΓ'τr 900 wet riełrturswomr ηΛΓηιοΛτν o n-r7Amvm

AZ_/VA ALAJ j JL/LJL LA O j YUV TT LAAA j W ΙΑΙΑγ LAA-. J VVW MA »ł ty V 5 LA V lVlllVłlWHl ^A Aj VJ A A jf AA A .

fTJ-rS·»· \JVA

11J dolny pierścień 222,224 ze stali nierdzewnej sąprzymocowane odpowiednio do górnego i dolnego pierścienia izolującego. Zespół sprzężenia elektronicznego dla zasilania elementu grzejnego 206 pominięto na rysunku w celu zwiększenia jego przejrzystości.

Zespoły dystansowe 226 są przymocowane do stalowych pierścieni 222, 224, aby utworzyć równomierną szczelinę pomiędzy zwojami przewodowego elementu grzejnego 206. Każdy zespół 226 zawiera dwa grzebieniowe elementy 228 zamontowane naprzeciw siebie. Każdy taki element zawiera wiele półkołowych wycięć, które odpowiadają średnicy przewodu tworzącego element grzejny. Elementy 228 są zgrzewane punktowo z górnym i dolnym pierścieniem 222, 224, tak żejeden z każdej pary elementów znajduje się wewnątrz elementu grzejnego, a drugi znajyuje sic na zewnątrz te go elemrntu. Wycięcia w każdym elemencie łncząsi ę zc egOą., tak że zwoje pczewo dowego grscjnęgo nirael^^or^^n c^rzeg me. Prcewodowy rlemegi zr/ejny

20^-^.0 nic i mat płao'mocywany zw clemeztaw grz cbteniowyah 228, ale jest tylko przytrzymywany pezpz nie. Pomiędzy Zzżdym wydęciow w tych ejemcyiac0 yrzc_iyzdztz2o 22ζεstceeU wostarcrajyzy, aby 2018^^ ewGiami ei owcntd gcroeccyz CO(ę oowsU^^o eówzυwlęcnaszlκαHna do2,3 owl DztaCanie tej yiowieą prdędząąejJetj ι^οΖώιοοο jakór tamo gleK/ac optaai yycdpowoCee.

Na (^οζό 9 ymeZsławiono oęrwico przędzącą 30z mającw cytπaZem80i^, i^żi3lzi zrwtzza wżele w^kiedj j odaużnyoh οιΙ^υόι^Ι^τι 010 w^t^z^jnaiyesię w tym cylinkrre o302. Wysoko lal zZyorów są no8zeytzJetednakowr i oąw dekrecia W, lSżd 1,3 mdi wcugość o•wozkw mmej żstotna. ioeyltłast to o kżeWane, βιοζοΖ^ζ- eostkżowzzo .leden ciągły kraOzyy októr.

EZementem oroejdy rowże yya όιόι enSinyer ΠΩ wyk-wychy 2. matekałtw kol ęy jesz ymewazWący, al zzapeamlą stws^kCłowo ywżiereew Wncłc pondrtWy chódłem pradu tmr pakozanc) atomtą. Oco Iocw cetd πlzZyawwtorowae riop ngchiz Ogromem. Aljtonatywnia riemoej gz/ejza możeOyć urnszczony w cyjmdcyc iwbwtoplony w śeoaaOz cżtintOai

Ptcrściyniow’a górna ścianka 304 wykonana z materiału dobrze przewodzącego elektrycznie styka fig e hkmyjrt odjzeCem ayłCay-a i ecst ąłhążoymywayo na mii^jd^u 302,7^4 Z06. Ρϊόγο tcienlowa ścianpo doloz 308_O wykoniko z mażeriału mibwle przcwudzącewo,atyCa sicz

Oolnym obozaacm cylindra. Oaayotkl prze wodyąee moudctyOuć się bczooćść eOtw hib yytjsmZoy ^<t^ąi dyktą yeianOą, aosłooczeJąa przy tązn enecyioełoytIyc znądw elemeytu gr/crnego.

Głkwizt preęchy_;za 3dO dybała aosdlżłiczo tr 302· ϋ8 czooźb jrk oplaauo pówyżes, pytko matetocłpoaechokcl mac asc przko yWvory 3tzi s aie p^oz oęzzwy .οζο^Ι^'γ zwojam yaoowodOj wew. elcmengu gżyl^Jnrac.

CWoeirż pizzedsiwwiono Oz i ozlebow różne Ζογ8^'8Οό ąrżykjado realizacji wynalazku, dla fachowców będow oęóinalśte, Zk ηΐ048ϊ w rZany sroskb podchodyió zy rvykożkgta Zikisnege, ę80zb iworzojrden lwb wlozej wąskich, ρ^Ζία^Ο o Zworów żrecOiegającuch pryinaiknoy o zciaiowo wokół osi r^ł^rztk cływian onaędrącq. a^i^słi^^owinie kczawożkwegoζlement d aoζwnaco ywwane jonize kolzw'atne okyetłoie ko utwoj'zeaOa saUch oCwordzv_t Pezewór. tzo oiz musi komezzmc mikó gładkiei powierzchnim ak ροΖβζόιό, ale mzóz miei wystepyokwyotegłe do kieruiGu precp pywu. Wyst3py t^^óc moakzmlc0 wwływ na dsżpOt bcek^yah pΓodLlOCów wotszc;!ryck pocpz zztża^azh przędoącą. Moteriaiy, 3 ktlayck jkoiistauywanc cdgidwi ce pczędeąco, syanaΟΙόΙ^όϊόΖ)^· wszyjone wyżej można zastąpić innymi znanymi materiałami bez istotnego wpłyvci oc kżlcihete g^wino pezęOpącej wórnO wynaiazko.

172 558

F/S-2

172 558

sjoj

FIG- 3

172 558

FIG- 4

172 558

110

108

172 558

FIG-6

FIG-7

172 558

FIG-8 /-200

172 558

FIG·· 9

300

172 558

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Urządzenie przędzące do obróbki materiałów płynnych termicznie, zawierające głowicę przędzącąz komorąi elementem grzejnym utworzonym ze spiralnego przewodu o wielu zwojach przebiegających wokół osi symetrii i wyznaczającym ścianki tej komory oraz środki do obracania tej głowicy przędzącej wokół osi, znamienne tym, że element grzejny ma wiele członów nieciągłego rozdzielania (48, 112, 118, 226) utrzymujących zwoje w zasadniczo jednolitym położeniu przestrzennym, przy czym przewód i człony nieciągłego rozdzielania, razem tworzą wiele zasadniczo pustych, umożliwiających swobodny przepływ, podłużnych otworów w przestrzeni miedzy wymienionymi zwojami przewodu, a ponadto te podłużne otwory przebiegają przynajmniej częściowo wokół wymienionej osi i tworzą zasadniczo niekrętą drogę, na której poddawany obróbce materiał jest ogrzewany i przez którąjest wyrzucany z komory, gdy głowica przędząca jest obracana, przy czym ścianki tej komory są tak ustawione, że podłużne otwory są pozbawione zasadniczo strukturalnych przeszkód wewnątrz i na zewnątrz komory.
2. Urządzenie, według zastrz. 1, znamienne tym, że otwory mają zasadniczo równomierną wysokość.
3. Urządzenie, według zastrz. 1, znamienne tym, że człony nieciągłego rozdzielania stanowią parę przeciwległych grzebieniowych elementów (48), z których każdy ma wiele wycięć wspierających fragmenty przewodu (46), przy czymjeden z tych grzebieniowych elementów jest usytuowany w elemencie grzejnym (34), a drugi z nich jest usytuowany na zewnątrz elementu grzejnego.
4. Urządzenie, według zastrz. 1, znamienne tym, że głowica przędząca zawiera podstawę (26,104,204,308) i pokrywę (32,102,202,306), między którymi jest usytuowany element grzejny (34), a ponadto ma górną ściankę (50) przebiegającąpomiędzy pokrywą a elementem grzejnym, oraz dolną ściankę (52) przebiegającą pomiędzy podstawą a elementem grzejnym, przy czym grzebieniowe elementy (48) są przymocowane do ścianek górnej i dolnej.
5. Urządzenie, według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera środki do regulacji wysokości otworów.
6. Urządzenie, według zastrz. 4 albo 5, znamienne tym, że środki do regulacji zawierają zespoły dystansowe (112) usytuowane pomiędzy członem podstawy a członem pokrywy, oraz wiele elementów dystansowych zamontowanych na wymienionych zespołach dystansowych (118) i przebiegających pomiędzy zwojami kabla.
7. Urządzenie, według zastrz. 1, znamienne tym, że głowica przędząca jest usytuowana w misce (16), a element grzejny (34) jest usytuowany tak, że na skutek obracania głowicy przędzącej materiał poddawany obróbce w komorze jest rzucany bezpośrednio w kierunku na element grzejny.